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本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文題目平行軸凸輪間歇分度裝置設(shè)計(jì)PAGE2設(shè)計(jì)論文設(shè)計(jì)論文一、題目平行軸凸輪間歇分度裝置設(shè)計(jì)二、指導(dǎo)思想和目的要求1.畢業(yè)設(shè)計(jì)是學(xué)生在校期間進(jìn)行最后一次理論結(jié)合實(shí)際的較全面和基本的訓(xùn)練,是對(duì)幾年來(lái)所學(xué)知識(shí)的系統(tǒng)運(yùn)用和檢驗(yàn),也是走向工作崗位之前的最后一次的過(guò)渡性練兵。通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)要求達(dá)到以下基本目的:(1)鞏固、加強(qiáng)、擴(kuò)大和提高以往所學(xué)的有關(guān)基礎(chǔ)理論和專業(yè)知識(shí);(2)培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)以解決實(shí)際工程問(wèn)題的獨(dú)立工作能力,并初步掌握機(jī)械裝備或部件設(shè)計(jì)的思想、設(shè)計(jì)程序、設(shè)計(jì)原則、步驟和方法;(3)培養(yǎng)學(xué)生使用有關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范、手冊(cè)、參考文獻(xiàn)以及分析計(jì)算、繪圖和編寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書等項(xiàng)能力的基本技能訓(xùn)練;2.設(shè)計(jì)者必須充分重視和熟悉原始資料,明確設(shè)計(jì)任務(wù),發(fā)揮獨(dú)立思考能力,創(chuàng)造性地完成設(shè)計(jì)任務(wù);認(rèn)真對(duì)待設(shè)計(jì)計(jì)算、繪圖等工作,在設(shè)計(jì)中應(yīng)遵循設(shè)計(jì)規(guī)范,盡量利用國(guó)內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)與經(jīng)驗(yàn),以使設(shè)計(jì)成果達(dá)到較高的水平;為將來(lái)成為一名出色的工程師打下基礎(chǔ);3.設(shè)計(jì)者應(yīng)在規(guī)定時(shí)間內(nèi)圓滿完成要求的設(shè)計(jì)內(nèi)容,成果包括:設(shè)計(jì)說(shuō)明書一份(按規(guī)范格式),設(shè)計(jì)圖紙一套(紙質(zhì)版+電子版)。三、主要技術(shù)指標(biāo)設(shè)計(jì)用于自動(dòng)化生產(chǎn)線的平行軸凸輪間歇分度裝置。已知最大靜載荷為扭矩300N.M,輸入軸轉(zhuǎn)速為400r/m,工作場(chǎng)合清潔。要求分度數(shù)為1(即輸入軸每轉(zhuǎn)一圈輸出軸停止1次),分度期凸輪轉(zhuǎn)位角180°,啟動(dòng)停止時(shí)平穩(wěn)無(wú)沖擊,分度精度±30”,工作壽命為8年。1.選擇凸輪運(yùn)動(dòng)規(guī)律,計(jì)算主要運(yùn)動(dòng)參數(shù)和動(dòng)力參數(shù);2.設(shè)計(jì)凸輪輪廓曲線和主要零件結(jié)構(gòu)及尺寸;3.裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì):設(shè)計(jì)各零件的結(jié)構(gòu)和主要幾何尺寸,對(duì)重要零件(如軸、齒輪、軸承等)進(jìn)行工作能力校核;4.繪制二維裝配圖和重要零件圖(可由三維形體轉(zhuǎn)出二維圖);5.撰寫論文。四、進(jìn)度和要求1.查閱資料,熟悉凸輪分度裝置的形式和工作原理;假期2.確定凸輪運(yùn)動(dòng)規(guī)律,計(jì)算主要運(yùn)動(dòng)參數(shù)和動(dòng)力參數(shù);第1-4周3.設(shè)計(jì)計(jì)算裝置中的主要零件;第5-6周4.繪制裝配圖和零件圖;第7-11周5.撰寫說(shuō)明書;第12-14周6.答辯準(zhǔn)備。第15周五、主要參考書及參考資料[1]成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)-機(jī)構(gòu)分冊(cè)[M]第一版.化學(xué)工業(yè)出版社.2004[2]劉昌祺,沐野洋(日).凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].機(jī)械工業(yè)出版社.2005[3]石永剛,徐振華.凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)[M].上??茖W(xué)及出版社.1995[4]趙韓,丁爵曾,梁錦華.凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)[M].高等教育出版社.1993[5]劉昌祺,沐野洋,曹西京.凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)[M].機(jī)械工業(yè)出版社2005[6]王蕾.平行分度凸輪機(jī)構(gòu)的理論輪廓及動(dòng)力學(xué)分析[D].青島:中國(guó)海洋大學(xué).2011[7]苗淑靜.平行分度凸輪機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)分析與綜合[D].天津大學(xué).2002摘要自動(dòng)機(jī)與自動(dòng)線中,為了滿足生產(chǎn)工藝,需要采取用分度間歇機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)周期性的轉(zhuǎn)位和步進(jìn)分度動(dòng)作。間歇分度凸輪機(jī)構(gòu)由于其運(yùn)動(dòng)性能良好、重復(fù)精度高、運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)等特點(diǎn)而被廣泛的應(yīng)用于各種自動(dòng)機(jī)與自動(dòng)線中。間歇分度凸輪機(jī)構(gòu)根據(jù)其結(jié)構(gòu)形式可以分為三種類型:平行分度凸輪機(jī)構(gòu)、圓柱分度凸輪機(jī)構(gòu)和弧面分度凸輪機(jī)構(gòu)。它們均由凸輪和帶有滾子的分度轉(zhuǎn)盤組成,通過(guò)凸輪推動(dòng)分度轉(zhuǎn)盤作間歇運(yùn)動(dòng)。該機(jī)構(gòu)將凸輪的連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為分度轉(zhuǎn)盤的間歇運(yùn)動(dòng),實(shí)現(xiàn)分度轉(zhuǎn)盤時(shí)轉(zhuǎn)時(shí)停,并按照預(yù)先規(guī)定的規(guī)律進(jìn)行間歇轉(zhuǎn)動(dòng)。間歇分度凸輪曲線的優(yōu)劣直接影響間歇分度凸輪機(jī)構(gòu)能否運(yùn)轉(zhuǎn)良好。本文首先對(duì)常規(guī)的間歇分度凸輪機(jī)構(gòu)進(jìn)行了分析,接著分析了間歇分度凸輪輪廓曲線方程,然后對(duì)間歇分度凸輪曲線的運(yùn)動(dòng)參數(shù)和幾何尺寸進(jìn)行了計(jì)算。本文根據(jù)間歇分度凸輪機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué),用作圖法和解析法做出了輪廓曲線。根據(jù)以上研究,本文采用了AutoCAD軟件,實(shí)現(xiàn)了間歇分度凸輪輪廓曲線的繪制。最后,根據(jù)間歇分度凸輪的特點(diǎn),給出了間歇分度凸輪的計(jì)算結(jié)果。關(guān)鍵詞:間歇分度,平行分度凸輪機(jī)構(gòu),輪廓曲面方程ABSTRACTInautomataandautomatalines,inordertomeettherequirementsofproductionprocess,weneedtouseintermittentindexingmechanismtoachievethetranspositionofthecyclicalmovementandstepmovement.Becauseofgoodmovementcharacteristics,highrepetitionaccuracy,smoothmovementandothercharacteristics,intermittentindexingcammechanismiswidelyusedinvarietyofautomataandautomatalines.Theintermittentindexingcammechanismbasedonitsstructurecanbedividedintothreetypes:parallelindexingcammechanism,cylindricalindexingcammechanismandglobularindexingcammechanism.Bothconsistingofcamandrollerwithindexingturntable,throughcamindexingturntableforintermittentmovement.Theagencywillconvertthecontinuousrotationcamindexingwheelintermittentmotion,realizeturnwhenindexingturntablestop,andintermittentrotationaccordingtoprescribedrules.Theintermittentindexingcamcurvefitandunfitqualitydirectlyaffectstheintermittentindexingcammechanismcanworkwell.Thisarticlefirsttotheconventionalintermittentindexingcammechanismareanalyzed,andthenanalyzestheintermittentindexingcamcontourcurveequation,theintermittentindexingcamcurvemovementparametersandgeometricdimensionswerecalculated.Inthispaper,accordingtotheintermittentindexingcammechanismkinematics,usinggraphicmethodandanalyticmethodtomakethecontourcurve.Accordingtotheaboveresearch,thispaperusedtheAutoCADsoftware,realizestheintermittentindexingcamcontourcurvedrawing.Finally,accordingtothecharacteristicsoftheintermittentindexingcam,thecalculationresultoftheintermittentindexingcamwaspresented.Keywords:Intermittentindexing,Parallelindexingcammechanism,Profilesurfaceequation目錄TOC\o"1-3"\h\u30213摘要 411238ABSTRACT 514304第一章緒論 10158861.1平行分度凸輪發(fā)概況 107711.2國(guó)內(nèi)外間歇分度凸輪機(jī)構(gòu)的研究現(xiàn)狀 1169411.3課題研究的意義與主要研究?jī)?nèi)容 1255191.3.1課題研究的意義 12140521.3.2課題研究的內(nèi)容 1222035第二章凸輪機(jī)構(gòu)的分類 1339502.1按兩活動(dòng)構(gòu)件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)特性分類 13320852.2按從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)副元素形狀分類 1324732.3按凸輪高副的鎖合方式分類 13140232.4本章小結(jié) 1431887第三章分度凸輪機(jī)構(gòu)的性能及其參數(shù) 15147203.1通用凸輪曲線 1560153.2分度凸輪機(jī)構(gòu)的主要運(yùn)動(dòng)參數(shù) 15322953.3共軛(平行)分度凸輪機(jī)構(gòu) 1627763.4共軛分度凸輪機(jī)構(gòu)的主要運(yùn)動(dòng)參數(shù)和幾何尺寸 19100383.5共軛分度凸輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)參數(shù) 21110913.6各參數(shù)的意義及其影響因數(shù) 23158903.7本章小結(jié) 24831第四章凸輪機(jī)構(gòu)的主要幾何尺寸及計(jì)算 25274954.1共軛分度凸輪機(jī)構(gòu)的主要幾何尺寸及計(jì)算 25240814.2用作圖法繪制凸輪的理論廓線和工作廓線 29281034.3共軛盤形分度凸輪機(jī)構(gòu)凸輪廓線的解析法計(jì)算 3221864.4本章小結(jié) 356590第五章全文總結(jié) 3617432參考文獻(xiàn) 3725560致謝 3815905畢業(yè)設(shè)計(jì)小結(jié) 39第一章緒論1.1平行分度凸輪發(fā)概況自動(dòng)機(jī)與自動(dòng)線中,為了滿足生產(chǎn)工藝,需要采用間歇分度機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)周期性的轉(zhuǎn)位和步進(jìn)分度動(dòng)作。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展,機(jī)械工業(yè)已發(fā)生了極為深刻的變化,特別是與計(jì)算機(jī)技術(shù)的緊密結(jié)合,使現(xiàn)代機(jī)械技術(shù)較以往更為復(fù)雜和先進(jìn),因此對(duì)在各種自動(dòng)機(jī)、半自動(dòng)機(jī)、自動(dòng)線、半自動(dòng)線中將連續(xù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)殚g歇運(yùn)動(dòng)的的各種間歇分度機(jī)構(gòu)也提出了越來(lái)越高的要求。棘輪機(jī)構(gòu)、槽輪機(jī)構(gòu)和不完全齒輪機(jī)構(gòu)等一些傳統(tǒng)的間歇機(jī)構(gòu)由于分度精度不高,性能差,只能用于低速,每分鐘分度幾次至幾十次。隨著生產(chǎn)節(jié)拍的加快和高精度分度的需要,這些傳統(tǒng)機(jī)構(gòu)已經(jīng)不能很好地滿足實(shí)際生產(chǎn)需求。近些年來(lái),隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和數(shù)控技術(shù)的發(fā)展,復(fù)雜的精密凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與制造成為現(xiàn)實(shí),并且凸輪機(jī)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)緊湊、運(yùn)動(dòng)規(guī)律可控等優(yōu)點(diǎn),使得間歇分度凸輪機(jī)構(gòu)在自動(dòng)生產(chǎn)線上越來(lái)越多地被采用,間歇分度凸輪機(jī)構(gòu)已成為間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的發(fā)展方向。在各種自動(dòng)機(jī)構(gòu)如自動(dòng)包裝機(jī)、自動(dòng)成型機(jī)、印刷機(jī)械、自動(dòng)化儀表以及大量將主動(dòng)件等速度運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)閺膭?dòng)件的間歇運(yùn)動(dòng)等方面,間歇分度凸輪機(jī)構(gòu)得到了廣泛應(yīng)用。間歇分度凸輪機(jī)構(gòu)主要由凸輪和帶有滾子的分度轉(zhuǎn)盤組成,通過(guò)凸輪推動(dòng)分度轉(zhuǎn)盤間歇運(yùn)動(dòng)。該機(jī)構(gòu)把凸輪的連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為分度轉(zhuǎn)盤的間歇轉(zhuǎn)動(dòng),分度轉(zhuǎn)盤時(shí)轉(zhuǎn)時(shí)停,而且按照預(yù)先設(shè)置的運(yùn)動(dòng)規(guī)律運(yùn)動(dòng),能很好的滿足實(shí)際的生產(chǎn)需求。因此間歇分度凸輪機(jī)構(gòu)具有良好的運(yùn)動(dòng)性能和動(dòng)力性能。間歇分度凸輪機(jī)構(gòu)與傳統(tǒng)的間歇機(jī)構(gòu)相比具有如下的一些特點(diǎn):1.間歇分度凸輪機(jī)構(gòu)傳動(dòng)平穩(wěn),適用于高速分度,每分鐘分度次數(shù)可達(dá)幾百次甚至超千次,生產(chǎn)效率比較高;2.間歇分度凸輪機(jī)構(gòu)分度準(zhǔn)確,分度精度可達(dá)±01"(一般可達(dá)±30");3.間歇分度凸輪機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊,分度盤的轉(zhuǎn)位、剎車、定位全部由凸輪控制實(shí)現(xiàn),不需要另外再加剎車和定位裝置;4.間歇分度凸輪機(jī)構(gòu)可以傳遞的轉(zhuǎn)矩比較大,適用范圍比較廣泛;5.間歇分度凸輪機(jī)構(gòu)可以很好的實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)人員所需要的各種運(yùn)動(dòng)規(guī)律,產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化、系列化程度高。1.2國(guó)內(nèi)外間歇分度凸輪機(jī)構(gòu)的研究現(xiàn)狀間歇分度凸輪機(jī)構(gòu)由于具有傳動(dòng)、導(dǎo)向和控制等功能,使其在自動(dòng)機(jī)械中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。當(dāng)它作為傳動(dòng)機(jī)構(gòu)時(shí),可以產(chǎn)生復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)規(guī)律;當(dāng)它作為導(dǎo)向機(jī)構(gòu)時(shí),可使工作機(jī)械的動(dòng)作端產(chǎn)生復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)軌跡;當(dāng)它作為控制機(jī)構(gòu)時(shí),可控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)的工作循環(huán)。而且間歇分度凸輪機(jī)構(gòu)體積小,剛性大,周期控制簡(jiǎn)單,可靠性好,壽命長(zhǎng),重復(fù)精度高,運(yùn)動(dòng)特性良好等優(yōu)點(diǎn)。因而逐漸引起了人們的重視,并對(duì)它進(jìn)行了廣泛的研究。多年來(lái),國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)間歇分度凸輪機(jī)構(gòu)進(jìn)行了大量的研究。其中凸輪曲線的研究是許多研究凸輪的學(xué)者都必須涉及的內(nèi)容。根據(jù)各種設(shè)計(jì)要求、幾何運(yùn)動(dòng)參數(shù)設(shè)計(jì)出預(yù)先給定的凸輪曲線的凸輪曲面廓線數(shù)據(jù),一直是間歇分度凸輪機(jī)構(gòu)研究中比較困難的一個(gè)課題。早期的設(shè)計(jì)方法是由工程技術(shù)人員采用作圖法和展開法對(duì)廓面進(jìn)行設(shè)計(jì),但該方法效率低、精度不高。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和計(jì)算方法的不斷發(fā)展,以矢量法為代表的各種新算法相繼出現(xiàn),把凸輪廓面的方程計(jì)算推進(jìn)到一個(gè)嶄新的階段。趙韓利用共軛曲面原理建立了凸輪機(jī)構(gòu)統(tǒng)一的數(shù)學(xué)模型,常宗瑜采用包絡(luò)理論,推導(dǎo)了平面、空間圓柱凸輪廓面方程的數(shù)學(xué)模型。由于這兩種方法都需要很堅(jiān)實(shí)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ),推導(dǎo)過(guò)程也比較復(fù)雜。有的學(xué)者提出了凸輪廓面加工的等距面理論,由于其具有計(jì)算簡(jiǎn)單、易于掌握等優(yōu)點(diǎn)而受到人們的重視。劉偉虹等用數(shù)字化方法進(jìn)行凸輪的設(shè)計(jì),不僅降低了凸輪的設(shè)計(jì)難度,也為在機(jī)床上加工提供了重要的原始數(shù)據(jù)。在間歇分度凸輪機(jī)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)方面的研究,最初是將系統(tǒng)簡(jiǎn)化為多剛體的聯(lián)結(jié),其理論基礎(chǔ)是剛體運(yùn)動(dòng)學(xué),然而事實(shí)上凸輪本事是有彈性變形的,以及從動(dòng)轉(zhuǎn)盤與滾子等也都是可變形的,它們的動(dòng)力響應(yīng)都將影響系統(tǒng)的工作性能,在這方面很多學(xué)者也進(jìn)行了一定的研究。在加工制造方面,平行分度凸輪的加工比較簡(jiǎn)單,普通機(jī)床即可,而對(duì)于圓柱分度凸輪與弧面分度凸輪,由于其輪廓曲面屬于空間曲面,加工比較復(fù)雜,所以目前對(duì)圓柱與弧面分度凸輪的加工研究的比較深入。1.3課題研究的意義與主要研究?jī)?nèi)容1.3.1課題研究的意義間歇分度凸輪機(jī)構(gòu)的提出源于國(guó)外,他們對(duì)間歇分度凸輪機(jī)構(gòu)已經(jīng)進(jìn)行了大量的研究,并且形成了比較完整的理論體系,各種間歇分度凸輪機(jī)構(gòu)已經(jīng)形成了標(biāo)準(zhǔn)化、系列化。國(guó)內(nèi)對(duì)間歇分度凸輪的研究起步較晚,在一些方面的研究還落后于國(guó)外,尤其在設(shè)計(jì)、制造和檢測(cè)等應(yīng)用技術(shù)方面,差距較大。在一些高精度的應(yīng)用場(chǎng)合,所使用的間歇分度凸輪機(jī)構(gòu)主要依賴于國(guó)外,因此使得生產(chǎn)的成本大大增加。本課題試圖對(duì)間歇分度凸輪機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)參數(shù)、凸輪曲線的設(shè)計(jì)、間歇分度凸輪的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)等方面進(jìn)行研究。針對(duì)凸輪機(jī)構(gòu)的幾何尺寸、運(yùn)動(dòng)參數(shù)等進(jìn)行了計(jì)算,并且能嚴(yán)格保證所需的精度。1.3.2課題研究的內(nèi)容通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外的一些間歇分度凸輪機(jī)構(gòu)研究現(xiàn)狀的分析,基于參數(shù)化設(shè)計(jì)的思想,本課題著重對(duì)凸輪曲線的研究,以及通過(guò)AutoCAD對(duì)平行分度凸輪輪廓線進(jìn)行繪制,設(shè)計(jì)合理的間歇分度凸輪的機(jī)構(gòu),最后對(duì)凸輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)分析以及討論了間歇分度凸輪的整體內(nèi)容。如下所示:1.研究間歇分度凸輪機(jī)構(gòu)常用的凸輪曲線,進(jìn)行整合與歸納,完成曲線圖庫(kù)的設(shè)計(jì)與開發(fā),實(shí)現(xiàn)系列化,可以方便他人對(duì)凸輪曲線的選擇、參考和對(duì)比。2.對(duì)間歇分度凸輪機(jī)構(gòu)進(jìn)行理論分析,綜合現(xiàn)有的各種解析法的優(yōu)點(diǎn),推導(dǎo)出三種分度凸輪機(jī)構(gòu)的實(shí)際輪廓曲面方程,使以后的研究變得更為便利。3.利用現(xiàn)有的編程軟件完成間歇分度凸輪機(jī)構(gòu)的輪廓曲線的繪制。在這里,本課題將使用AutoCAD軟件進(jìn)行制圖,最終得到間歇分度凸輪機(jī)構(gòu)平面圖。第二章凸輪機(jī)構(gòu)的分類2.1按兩活動(dòng)構(gòu)件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)特性分類平面凸輪機(jī)構(gòu)兩活動(dòng)構(gòu)件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)為平面運(yùn)動(dòng)的凸輪機(jī)構(gòu)。其按凸輪形狀又可分為盤形凸輪、移動(dòng)凸輪。其中,盤形凸輪為凸輪的基本形式。是一個(gè)相對(duì)機(jī)架作定軸轉(zhuǎn)動(dòng)或?yàn)闄C(jī)架且具有變化向徑的盤形構(gòu)件;而移動(dòng)凸輪則可視為盤形凸輪的演化形式。是一個(gè)相對(duì)機(jī)架作直線移動(dòng)或?yàn)闄C(jī)架且具有變化輪廓的構(gòu)件??臻g凸輪機(jī)構(gòu)兩活動(dòng)構(gòu)件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)為空間運(yùn)動(dòng)的凸輪機(jī)構(gòu)。按其形狀又可分為圓柱凸輪,圓錐凸輪,弧面凸輪和球面凸輪等。2.2按從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)副元素形狀分類尖頂從動(dòng)件尖頂能與任意復(fù)雜凸輪輪廓保持接觸,因而能實(shí)現(xiàn)任意預(yù)期的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。尖頂與凸輪呈點(diǎn)接觸,易磨損,故只宜用于受力不大的場(chǎng)合。滾子從動(dòng)件為克服尖頂從動(dòng)件的缺點(diǎn),在尖頂處安裝一個(gè)滾子。它改善了從動(dòng)件與凸輪輪廓間的接觸條件,耐磨損,可承受較大載荷,故在工程實(shí)際中應(yīng)用最為廣泛。平底從動(dòng)件平底從動(dòng)件與凸輪輪廓接觸為一平面,顯然它只能與全部外凸的凸輪輪廓作用。其優(yōu)點(diǎn)是:壓力角小,效率高,潤(rùn)滑好,故常用于高速運(yùn)動(dòng)場(chǎng)合。2.3按凸輪高副的鎖合方式分類力鎖合:利用重力、彈簧力或其他外力使組成凸輪高副的兩構(gòu)件始終保持接觸。如圖2-1所示形鎖合:利用特殊集合形狀(虛約束)使組成凸輪高副的兩構(gòu)件始終保持接觸。凸輪機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是:只要設(shè)計(jì)出適當(dāng)?shù)耐馆嗇喞?,即可使從?dòng)件實(shí)現(xiàn)任意預(yù)期的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,并且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、工作可靠。其缺點(diǎn)是:凸輪為高幅接觸,壓強(qiáng)比較大,容易磨損。凸輪輪廓加工比較困難,費(fèi)用較高。2.4本章小結(jié)本章首先對(duì)凸輪的分類的定義做了介紹,并且對(duì)后續(xù)工作的研究提供了幫助,介紹了凸輪的一些特性,通過(guò)這些特性可以選擇的零件及其它工件。其次,對(duì)凸輪的運(yùn)動(dòng)類型進(jìn)行了整理和分類,較為詳細(xì)的給出了平行分度凸輪的運(yùn)動(dòng)方式,不過(guò)由于能力的不足,這一方面研究不太成熟。最后介紹了凸輪機(jī)構(gòu)的鎖合方式,為了方便理解加上了一幅力鎖合圖。第三章分度凸輪機(jī)構(gòu)的性能及其參數(shù)3.1通用凸輪曲線近年來(lái),人們一直致力于尋找一種通用的凸輪曲線的表達(dá)方式。目前在工程上應(yīng)用的比較廣泛的凸輪曲線,是把簡(jiǎn)諧函數(shù)與梯形運(yùn)動(dòng)曲線組合起來(lái),形成一類運(yùn)動(dòng)特性優(yōu)良的新運(yùn)動(dòng)規(guī)律曲線,它兼有最大加速度的梯形曲線的優(yōu)點(diǎn)和簡(jiǎn)諧函數(shù)在兩端運(yùn)動(dòng)連續(xù)的優(yōu)點(diǎn)。圖3-1所示曲線就是這樣一條性能良好的曲線,而且也是一種比較通用的曲線,因?yàn)檫x用不同的值就得到下圖中的數(shù)十種凸輪曲線。圖3-1通用凸輪曲線3.2分度凸輪機(jī)構(gòu)的主要運(yùn)動(dòng)參數(shù)分度凸輪機(jī)構(gòu)中,主動(dòng)件是凸輪,一般作等速連續(xù)旋轉(zhuǎn),從動(dòng)件是裝有多個(gè)滾子的轉(zhuǎn)盤,可按設(shè)計(jì)要求作間歇步進(jìn)分度轉(zhuǎn)為運(yùn)動(dòng)。這種凸輪不需要其他附屬裝置即可完成較精確的分度定位。下表詳細(xì)的列出了分度凸輪機(jī)構(gòu)的主要運(yùn)動(dòng)參數(shù)符號(hào)及其意義:表3-1分度凸輪機(jī)構(gòu)中主要運(yùn)動(dòng)參數(shù)的符號(hào)及意義名稱符號(hào)公式無(wú)量綱時(shí)間Tt——轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)間,s;tf——轉(zhuǎn)盤分度期時(shí)間,s;T==θ——凸輪角位移,rad或(。);θf(wàn)——凸輪分度期轉(zhuǎn)角,rad或(。)無(wú)量綱位移SS=分度凸輪中S恒為正;——轉(zhuǎn)盤角位移,rad或(。)——轉(zhuǎn)盤分度期轉(zhuǎn)位角,rad或(。)無(wú)量綱速度VV===分度凸輪中V恒為正,ω1——凸輪角速度,;ω2——轉(zhuǎn)盤角速度,無(wú)量綱加速度AA===A和V同向?yàn)檎愊驗(yàn)樨?fù);?2——轉(zhuǎn)盤角加速度,無(wú)量綱躍度JJ===J和V同向?yàn)檎愊驗(yàn)樨?fù);j2——轉(zhuǎn)盤角躍度,3.3共軛(平行)分度凸輪機(jī)構(gòu)共軛分度凸輪機(jī)構(gòu)用于兩平行軸間的間歇分度步進(jìn)傳動(dòng)。主動(dòng)凸輪1由前后(或上,下)兩片盤形凸輪組成。這兩片凸輪在制造時(shí)廓線形狀完全相同,安裝時(shí),使前后兩片成鏡像對(duì)稱錯(cuò)開一定相位角安裝,故稱為共軛分度凸輪機(jī)構(gòu)。如下圖實(shí)線與虛線所示。從動(dòng)盤2的前后兩端面上也各裝有幾個(gè)徑向均勻分布的滾子(下圖中裝在后側(cè)端面上的滾子用虛線表示)。當(dāng)凸輪旋轉(zhuǎn)時(shí),其前后兩側(cè)的廓線分別與相應(yīng)的滾子接觸,相繼推動(dòng)轉(zhuǎn)盤分度轉(zhuǎn)位或抵住滾子起限位作用。當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)到其圓弧形廓線與滾子接觸時(shí),轉(zhuǎn)盤停止不動(dòng)。由于機(jī)構(gòu)工作時(shí)是由兩片凸輪按設(shè)計(jì)要求同時(shí)控制從動(dòng)盤的運(yùn)動(dòng),因此凸輪與滾子之間能保持良好的形封閉,不必附加彈簧等其他裝置就能獲得較好的幾何鎖合。當(dāng)然,對(duì)凸輪的加工精度和安裝要求也相對(duì)較高。圖3-2共軛分度凸輪機(jī)構(gòu)共軛分度凸輪機(jī)構(gòu)主要有兩種類型。(1)單頭型轉(zhuǎn)盤每次轉(zhuǎn)位,轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)滾子圓心角,如圖所示,頭數(shù)H=1,滾子數(shù)Z=8,則轉(zhuǎn)盤每次分度期轉(zhuǎn)位角這種型式的機(jī)構(gòu),凸輪每轉(zhuǎn)半圈,轉(zhuǎn)盤分度一次。(2)多頭型轉(zhuǎn)盤每次轉(zhuǎn)位,轉(zhuǎn)過(guò)多個(gè)滾子圓心角,如圖所示,H=2,Z=8,;如圖所示,H=4,Z=4,多頭式的機(jī)構(gòu)凸輪每轉(zhuǎn)一圈,轉(zhuǎn)盤分度一次。圖3-3單頭型共軛分度凸輪機(jī)構(gòu)圖3-4多頭型共軛分度凸輪機(jī)構(gòu)3.4共軛分度凸輪機(jī)構(gòu)的主要運(yùn)動(dòng)參數(shù)和幾何尺寸下表列出了共軛盤形分度凸輪機(jī)構(gòu)的主要運(yùn)動(dòng)參數(shù)和幾何尺寸的設(shè)計(jì)計(jì)算方法:已知設(shè)計(jì)條件:凸輪轉(zhuǎn)速n=400r/min,連續(xù)旋轉(zhuǎn),從動(dòng)轉(zhuǎn)盤需四工位。表3-2共軛盤形凸輪機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)的主要運(yùn)動(dòng)參數(shù)及計(jì)算項(xiàng)目計(jì)算公式與說(shuō)明實(shí)例計(jì)算凸輪角速度轉(zhuǎn)盤分度數(shù)II為轉(zhuǎn)盤每轉(zhuǎn)一周中的停歇次數(shù),常用值可見(jiàn)表按設(shè)計(jì)要求的工位數(shù)I=4頭數(shù)H常用值見(jiàn)表選用H=2轉(zhuǎn)盤滾子數(shù)zZ=HI,常用值見(jiàn)表Z=HI=2*4=8凸輪分度期轉(zhuǎn)角常用值見(jiàn)表選用凸輪停歇期轉(zhuǎn)角單頭H=1時(shí),多頭H,凸輪角位移以凸輪分度期開始處作為分度期時(shí)間停歇期時(shí)間此式僅使用凸輪連續(xù)旋轉(zhuǎn)時(shí)轉(zhuǎn)盤分度期轉(zhuǎn)位角=90°轉(zhuǎn)盤分度期運(yùn)動(dòng)規(guī)律常用的有正弦加速度,改進(jìn)正弦加速度,改進(jìn)梯形加速度,改進(jìn)等速等運(yùn)動(dòng)規(guī)律選用改進(jìn)正弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律轉(zhuǎn)盤分度期角位移,S為所選的運(yùn)動(dòng)規(guī)律的無(wú)因次位移轉(zhuǎn)盤分度期角速度為所選運(yùn)動(dòng)規(guī)律的無(wú)因次速度轉(zhuǎn)盤與凸輪在分度期的最大角速比,為所選運(yùn)動(dòng)規(guī)律的無(wú)因次速度最大值動(dòng)停比K,運(yùn)動(dòng)系數(shù)圖3-5改進(jìn)正弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律(轉(zhuǎn)盤分度期運(yùn)動(dòng)規(guī)律)3.5共軛分度凸輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)平行分度凸輪機(jī)構(gòu)除了具有基圓半徑、動(dòng)程角、壓力角、曲率半徑等一般凸輪機(jī)構(gòu)的基本參數(shù)外,還有一些該類機(jī)構(gòu)所特有的動(dòng)力參數(shù)。1.動(dòng)靜比d表示一個(gè)周期中,從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)時(shí)間與靜止時(shí)間的比值。同時(shí),在這里,凸輪的動(dòng)程角(為完成從動(dòng)滾子的一個(gè)升程,凸輪所轉(zhuǎn)過(guò)的角度)對(duì)應(yīng)于從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)時(shí)間,而則對(duì)應(yīng)于從動(dòng)件靜止時(shí)間。所以動(dòng)靜比d可以表示為同樣,如果給定d,則可以算出凸輪的動(dòng)程角2.分度數(shù)n與分度角從動(dòng)盤在回轉(zhuǎn)一周的過(guò)程中轉(zhuǎn)的或者停歇次數(shù)稱為分度數(shù)n,一次轉(zhuǎn)動(dòng)和停止的一個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)為一個(gè)分度,一個(gè)分度從動(dòng)件轉(zhuǎn)過(guò)的角度稱為分度角,則有:從動(dòng)滾子數(shù)m和凸輪頭數(shù)Gm從動(dòng)滾子數(shù)m為從動(dòng)盤上滾子的總數(shù),凸輪頭數(shù)Gm是指從動(dòng)盤在完成一個(gè)分度的過(guò)程中,凸輪所需要推動(dòng)的滾子數(shù),即下圖表示Gm=1,2,4的凸輪形狀??梢钥闯?,Gm越大,凸輪的形狀就越復(fù)雜。一般常取Gm=2。圖3-4Gm=1,2,4的實(shí)例4.中心距c和徑距比k輸入軸與輸出軸的軸線間距離,稱為中心距c,滾子中心回轉(zhuǎn)半徑Lf與中心距c之比,稱徑距比k,即這是行分度凸輪機(jī)構(gòu)的一個(gè)基本幾何參數(shù),它與機(jī)構(gòu)壓力角、曲線的曲率都有直接的關(guān)系。5.滾子初始位置角為了方便施加載荷,滾子在起始位置是的配置,各滾子的初始位置角為:式中,、Gm分別表示分度角與凸輪頭數(shù);Gn為滾子序號(hào)。一排滾子(圖4-4中的實(shí)線圓)的Gn為奇數(shù);另一排滾子(同圖中的虛線圓)的G為偶數(shù)。這里的角度都是以水平軸為始邊的。平行分度凸輪機(jī)構(gòu)是一種比較復(fù)雜的共軛凸輪機(jī)構(gòu),在一個(gè)運(yùn)動(dòng)周期中每個(gè)凸輪都要以依次推動(dòng)若干滾子,每個(gè)滾子都有一段相應(yīng)的凸輪輪廓曲線,這些輪廓曲線像接力賽似的一段接一段推動(dòng)相應(yīng)的滾子完成一定的運(yùn)動(dòng)。因此,每個(gè)凸輪輪廓曲線都是由幾段簡(jiǎn)單凸輪輪廓曲線組合而成的。同時(shí),作為共軛凸輪,凸輪的嚙合運(yùn)動(dòng)相互之間必須有一定的重合度以實(shí)現(xiàn)閉鎖?;谏鲜鲈颍瑯?gòu)成平行分度凸輪輪廓的制約因素比較多,設(shè)計(jì)計(jì)算也比一般平面凸輪更為復(fù)雜。如果從動(dòng)盤的運(yùn)動(dòng)曲線為對(duì)稱曲線,則平行分度凸輪的輪廓曲線成軸對(duì)稱。這樣對(duì)設(shè)計(jì)和加工帶來(lái)了一定的方便。3.6各參數(shù)的意義及其影響因數(shù)1.為凸輪角速度,其代表著分度凸輪每工作一次所經(jīng)過(guò)角度的速度,它影響著凸輪整體轉(zhuǎn)動(dòng)的快慢,同時(shí),它也受到凸輪轉(zhuǎn)速的影響。2.為凸輪停歇期轉(zhuǎn)角,其表示凸輪在停歇時(shí)所轉(zhuǎn)的的角度,它同時(shí)也受到凸輪在分度期時(shí)轉(zhuǎn)角大小的影響。3.分別表示凸輪在分度期和間歇期的時(shí)間,其表示的是凸輪在工作時(shí),分度與停歇所消耗的時(shí)間,它們也分別受到凸輪分度期轉(zhuǎn)角和停歇期轉(zhuǎn)角大小的影響。4.為轉(zhuǎn)盤分度期轉(zhuǎn)位角,其表示的是轉(zhuǎn)盤工作時(shí)分度一次的角度,它由轉(zhuǎn)盤分度數(shù)I所影響。5.為轉(zhuǎn)盤分度期角位移,其表示的是轉(zhuǎn)盤工作時(shí)分度一次的角位移,它受到轉(zhuǎn)盤分度期轉(zhuǎn)位角的影響。6.為轉(zhuǎn)盤分度期角速度,其表示的是轉(zhuǎn)盤工作時(shí)分度一次的角速度,它受到轉(zhuǎn)盤分度期轉(zhuǎn)位角和凸輪分度期時(shí)間的影響。3.7本章小結(jié)本章首先對(duì)平行分度凸輪的性能,做了一些介紹,并且附上了運(yùn)動(dòng)參數(shù)的一些符號(hào)和其對(duì)應(yīng)的符號(hào)意義。其次,對(duì)平行分度凸輪的類型做了詳細(xì)的說(shuō)明,方便理解和對(duì)接下來(lái)的計(jì)算提供材料。最后,計(jì)算了平行共軛分度凸輪機(jī)構(gòu)的主要運(yùn)動(dòng)參數(shù)和幾何尺寸等等,還解釋了各參數(shù)的意義及其影響因數(shù),對(duì)整體的計(jì)算提供了充足的數(shù)據(jù)分析。本章主要是在計(jì)算方面,對(duì)整體研究平行分度凸輪做了充分的準(zhǔn)備。第四章凸輪機(jī)構(gòu)的主要幾何尺寸及計(jì)算4.1共軛分度凸輪機(jī)構(gòu)的主要幾何尺寸及計(jì)算項(xiàng)目計(jì)算公式與說(shuō)明實(shí)例計(jì)算轉(zhuǎn)盤節(jié)圓半徑1.按最大壓力角選用,一般1.按及Z=8由圖得2.按凸輪理論廓線的形成條件,由圖驗(yàn)算的最大值2.由Z=8及,按圖得最大允許值為0.77,故知現(xiàn)選用的合格3.由圖檢驗(yàn)凸輪理論廓線不發(fā)生曲線本身自交現(xiàn)象的最大允許值3.由按圖得最大允許值為0.57,故知現(xiàn)選用的合格凸輪的節(jié)圓半徑是凸輪軸心到其理論廓線的最短向徑,轉(zhuǎn)盤的基準(zhǔn)起始位置角凸輪的基準(zhǔn)起始向徑凸輪的基準(zhǔn)起始位置角滾子中心角滾子半徑,取Rr=15mm滾子寬度b/mm取b=18mm安裝相位角是前后兩片凸輪兩條基準(zhǔn)起始向徑間的夾角單頭H=1:=180°多頭H2:=360°No.n滾子中心的起始位置角式中,n為滾子代號(hào),n為奇數(shù)指裝在轉(zhuǎn)盤前側(cè)的滾子,n為偶數(shù)指裝在后側(cè)的滾子No.n滾子中心與間的距離與間夾角下表列出了各個(gè)共軛分度凸輪機(jī)構(gòu)的一些主要幾何尺寸以及計(jì)算方法:表4-1共軛分度凸輪機(jī)構(gòu)的主要幾何尺寸及計(jì)算4.2用作圖法繪制凸輪的理論廓線和工作廓線 為了建立直觀的圖輪廓線幾何圖形,看出各段廓線間交匯處所在的區(qū)間,以便用計(jì)算機(jī)精確設(shè)計(jì)凸輪廓線時(shí)的優(yōu)化計(jì)算,設(shè)計(jì)時(shí)先用作圖法繪制凸輪輪廓,作圖時(shí)的分點(diǎn)以保證畫出幾個(gè)關(guān)鍵位置為宜。表4-2共軛盤形分度凸輪廓線設(shè)計(jì)的作圖法步驟計(jì)算公式、數(shù)據(jù)和作圖方法(1)作出機(jī)構(gòu)的中心距。轉(zhuǎn)盤節(jié)圓和凸輪基圓中心距C=100mm,轉(zhuǎn)盤節(jié)圓半徑,凸輪基圓半徑此二圓相切(2)定出前、后側(cè)凸輪理論廓線的起始點(diǎn)由定出由(3)定出No.1No.8各滾子的中心由起逆方向依次取在轉(zhuǎn)盤節(jié)圓上得No.5No.8滾子中心未在圖上畫出(4)作反轉(zhuǎn)圓,定出轉(zhuǎn)盤軸心的相應(yīng)反轉(zhuǎn)位置以為中心,C為半徑做反轉(zhuǎn)圓。圖中將分成六等分,每個(gè)分角逆方向在反轉(zhuǎn)圓上定出(5)將No.1滾子中心按選定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律將分度期轉(zhuǎn)角分成相應(yīng)的角位置和分點(diǎn)按選定的改進(jìn)正弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律,得七個(gè)分點(diǎn)及其角位置如下表:滾子中心位置位置角/(°)22.526.37942.67567.592.325108.622112.5(6)作出前端面凸輪理論廓線從起由定出點(diǎn),由起逆由和依次定出同理從起由和定出,依次類推,定出把分別連成曲線,兩曲線交于G點(diǎn),則前端面凸輪理論廓線即為,其中為以為中心,為半徑的圓弧(7)作出后端面凸輪理論廓線把上述定出的分別連成曲線,兩曲線交于H點(diǎn),則后端面凸輪理論廓線即為,其中為以為中心,為半徑的圓弧(8)作凸輪的工作廓線在理論廓線上分別以滾子半徑作圓,其包絡(luò)線即凸輪工作曲線,圖中前端面用實(shí)線表示,后端面用虛線表示圖4-1用作圖法繪制共軛平行分度凸輪的輪廓曲線圖4-3No.1滾子和No.3滾子的坐標(biāo)變換因?yàn)閳D解法不是很精確,而凸輪輪廓設(shè)計(jì)的精度要求比較高,所以工程中不是經(jīng)常采用圖解法,本文是使用解析法設(shè)計(jì)凸輪輪廓線的,所以這里對(duì)圖解法只作簡(jiǎn)單的陳述。4.3共軛盤形分度凸輪機(jī)構(gòu)凸輪廓線的解析法計(jì)算 表4-3共軛盤形分度凸輪廓線設(shè)計(jì)的解析法步驟計(jì)算公式與說(shuō)明1.在凸輪上建立動(dòng)坐標(biāo)系右手直角坐標(biāo)系的原點(diǎn)與凸輪軸心重合,與凸輪的基準(zhǔn)起始向徑重合。如為逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn),則應(yīng)取左手直角坐標(biāo)系,則下列公式均適用,而算出的極坐標(biāo)值轉(zhuǎn)向度量2.求與No.1滾子中心相嚙合的凸輪理論廓線方程式圖19-2-74表示凸輪已從其基準(zhǔn)起始位置角處順轉(zhuǎn)過(guò)轉(zhuǎn)盤上No.1滾子已從其基準(zhǔn)起始位置角處順轉(zhuǎn)過(guò)滾子中心由凸輪理論廓線上t點(diǎn)的方程式為:直角坐標(biāo):極坐標(biāo):或式中凸輪轉(zhuǎn)角,由起逆時(shí)針向量度凸輪理論廓線的向徑角,由起逆時(shí)針向量度轉(zhuǎn)盤上No.1滾子的位置角,計(jì)算用輔助角3.求與No.1滾子相嚙合的凸輪工作廓線方程式凸輪工作廓線上K點(diǎn)的方程式為:直角坐標(biāo):極坐標(biāo):或式中凸輪工作廓線的向徑角,由QUOTE起逆時(shí)針向量度壓力角的計(jì)算值,按下式計(jì)算,可大于或小于90°4.求與No.3滾子相嚙合的凸輪理論廓線和工作廓線方程式1)在凸輪上建立輔助動(dòng)坐標(biāo)系No.3滾子中心的起始位置的連線重合(2)將上述公式中所有均用代替后,求出(3)將用下列坐標(biāo)變換公式演化為在坐標(biāo)系中的圖4-2共軛盤形分度凸輪機(jī)構(gòu)的理論廓線和工作廓線4.4本章小結(jié)本章主要對(duì)平行共軛分度凸輪機(jī)構(gòu)的主要尺寸進(jìn)行了實(shí)例計(jì)算,用作圖法畫出了凸輪的理論凸輪廓線和實(shí)際凸輪廓線,而且還用解析法計(jì)算了凸輪的輪廓曲線,并且指出滾子的位置變換。接著,對(duì)平行分度凸輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)做出畫圖計(jì)算。本章重點(diǎn)在于對(duì)平行分度凸輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)給出了方向。第五章全文總結(jié)本文基于對(duì)凸輪機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的思想,著重對(duì)凸輪運(yùn)動(dòng)性能的研究,以及通過(guò)對(duì)凸輪機(jī)構(gòu)幾何尺寸的計(jì)算,給出了合理的間歇分度凸輪的工作輪廓曲線。凸輪的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)是間歇分度凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)中非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié),凸輪機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的特性優(yōu)良與否直接影響凸輪機(jī)構(gòu)的精度、效率和壽命。本文主要從凸輪整體的設(shè)計(jì)來(lái)研究,計(jì)算了它們的一些主要運(yùn)動(dòng)參數(shù),以及對(duì)凸輪機(jī)構(gòu)的整體幾何尺寸進(jìn)行了計(jì)算。同時(shí)也做了一定的對(duì)凸輪輪廓曲線的計(jì)算,不過(guò)由于能力與時(shí)間的關(guān)系,進(jìn)展不是很大。平行分度凸輪機(jī)構(gòu)越來(lái)越受到更多人的關(guān)注與研究,由于其具有傳動(dòng)、導(dǎo)向和控制等功能,使其在自動(dòng)機(jī)械中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。間歇分度凸輪機(jī)

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